基于单片机的对讲机加密系统设计

比是接通时间与周期之比；调制频率为周期的倒数。执行PWM操作之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作：

①设置提供调制方波的片上定时器／计数器的周期；

②在PWM控制寄存器中设置接通时间；

③设置PWM输出的方向，这里是通用I／O引脚；

④启动定时器；

⑤使能PWM控制器(虽然具体的PWM控制器在编程细节上会有所不同，但它们的基本思想是相同的)。

3 硬件设计

CTCSS系统的设计是围绕一组低频率音频信号(67．0～250．3 Hz)进行的(32或38，根据不同的标准)。这些亚音频信号是完全正弦波，且频率差很要求很严格。在大多数设计中采用求定点正弦函数值的做法：以产生正弦波为例，采用定点法来生成波形，即将一个周期的正弦波按360°等分为若干点，计算出各点的正弦函数值，并转化相应的D／A转换器输入数值，这样得到一个正弦函数表。通过程序将该表存于单片机的程序存储器中，利用单片机的定时器来产生定时，每当定时时间到时，查表得到该点对应的输出值，然后通过D／A转换得到该点对应的电压值。如此，周而复始地查表输出，就可以得到所要的正弦波。由于一个周期正弦波的点数固定，因此改变定时器的定时值就改变相邻两点的间隔时间，从而改变正弦波的频率。

在此，通过另外一种更简便的方法来产生多种波形。使用单片机的PWM调制信号产生多种波形，但此种方法的缺陷就是产生波形的频率有限。

3．1 亚音频信号的产生方法

计算公式：y=256／2+80*sin(2PI*x／512)。

通过下面的代码生成正弦表：

　　假设PWM的频率为32 768 000／256Hz，那么在每次PWM中断时改变一次PWM的占空比(改变的规律如正弦表所示)。最终输出波形经过低通滤波器滤波之后就变成了正弦信号，如图2所示。

图2 正弦信号的产生

3．2 亚音频信号的硬件电路

加密系统主要由键盘电路、在线程序下载电路和电源电路组成。其硬件电路如图3所示。其中，XW-5-LOW为稳压输出芯片。

图3 硬件电路图

(1)键盘电路。由于本系统所需要的按键数量较少，因此采用独立式按键即可达到要求。将6个独立式按键与单片机P1口的6根线相连。这6个按键最多可以形成64种组合，可以完成对任意频率的亚音频信号的设定工作。

(2)在线编程电路。在电路中将GND、P3.1、P 3.O、VCC、P1.1、P1.0这6个信号线引出来，这样用户就可以在自己的系统中直接编程了。

(3)电源电路和低通滤波电路。经稳压芯片稳压和电容滤波后产生电路所需的电源，滤波电路是由RC滤波电路实现的。

4 软件设计

软件设计包括主程序和看门狗子程序、读取按键子程序、定时器0中断服务子程序、定时器1中断服务子程序。主程序首先完成对看门狗、与PWM相关的各个特殊功能寄存器，以及定时器0和定时器1的初始化设定。然后对当前的按键进行判定，根据所按的按键产生相应的亚音频信号。

定时器0中断子程序主要完成PWM的定时器和捕获寄存器的值的更新，并在P3．5、P3．7脚输出相应的脉冲信号(即正弦波信号)。定时器1中断子程序主要完成各个亚音频信号的周期的定时工作。

5 结论

以往的实现方法都是使用音频锁相环进行检测和生成亚音频，设计难度较大，调试麻烦，而本文的数字化方案无需任何调试即可实现高精度、高稳定性的亚音频，且大大降低制作成本。

CTCSS可以在共用信道中制止来自其他用户的无用话音以及其他信令干扰。它是通过亚音频(数字亚音频)信令编／解码来提高通信网络抵御外界干扰能力，并解决非网络用户入网问题的信令识别系统。同时，CTCSS具有选择呼叫功能，可利用连续单音频编码(数字编码)进行选择呼叫，并始终和传输话音信号同时进行，也是当前最有效的选呼方式。主呼叫只要按PTT就能发出群呼或全呼，当对讲机通话结束后无需按键挂机，较之以电话互连方式人工编码选呼(DTMF)要更为方便、快捷。